張 婷馬行厚王桂蘋(píng)李德亮金斌松秦海明

(1. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 長(zhǎng)沙 410128; 2. 南昌大學(xué)生命科學(xué)研究院流域生態(tài)學(xué)研究所, 南昌 330031)

鄱陽(yáng)湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)浮游生物群落結(jié)構(gòu)及空間分布

張 婷1馬行厚1王桂蘋(píng)1李德亮1金斌松2秦海明2

(1. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 長(zhǎng)沙 410128; 2. 南昌大學(xué)生命科學(xué)研究院流域生態(tài)學(xué)研究所, 南昌 330031)

為評(píng)價(jià)春季大旱后鄱陽(yáng)湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)浮游生物現(xiàn)狀, 對(duì)保護(hù)區(qū)所轄 8 個(gè)子湖及贛江和修河部分河段的浮游生物進(jìn)行調(diào)查和分析。調(diào)查共發(fā)現(xiàn)浮游植物 53 屬 97 種、浮游動(dòng)物 23 屬 42 種 (包括原生動(dòng)物 13 種、輪蟲(chóng) 23 種、枝角類 3 種和橈足類 3 種), 其中大湖池和朱市湖是浮游生物種類數(shù)最多的 2個(gè)子湖。各子湖及贛江和修河間浮游生物現(xiàn)存量差異較大, 其變化范圍分別為260—(8.18×106) cells/L (浮游植物)、3630—73173 ind./L (浮游動(dòng)物), 贛江以西區(qū)域的子湖和修河的浮游生物現(xiàn)存量顯著高于贛江及其以東區(qū)域的子湖。調(diào)查水域優(yōu)勢(shì)度值 (Y) 大于 0.02 的浮游生物包括藍(lán)藻 1 種、綠藻 2 種、硅藻 5 種、原生動(dòng)物 4 種及輪蟲(chóng) 5 種。浮游生物 Shannon-Wiener 多樣性指數(shù) (H′) 和均勻度指數(shù) (J) 的最大值均分別為 2.41 和 0.96, 而其豐富度指數(shù) (Dm) 值均小于 3。3 種多樣性指數(shù)綜合評(píng)價(jià)表明, 保護(hù)區(qū)各子湖與修河和贛江水體受污染程度較輕, 除蚌湖和梅西湖外, 均處于中污狀態(tài)。

鄱陽(yáng)湖; 浮游植物; 浮游動(dòng)物; 群落結(jié)構(gòu); 空間分布

鄱陽(yáng)湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū) (115°55′-116°03′ E, 29°05′-29°15′ N) 位于長(zhǎng)江中下游、江西省鄱陽(yáng)湖西北部、贛江北支與修河下游交匯處[1,2], 該處河湖交錯(cuò), 地形復(fù)雜, 生物多樣性豐富。1983 年保護(hù)區(qū)經(jīng)江西省人民政府批準(zhǔn)建立, 1985 年晉升為國(guó)家級(jí), 1992 年被列入“世界重要濕地名錄”, 主要保護(hù)對(duì)象為珍稀候鳥(niǎo)及濕地生態(tài)系統(tǒng)。保護(hù)區(qū)管轄有蚌湖、沙湖、朱市湖、大湖池、常湖池、梅西湖、中湖池、大汊湖和象湖 9 個(gè)子湖及贛江和修河部分河段,總面積 2.24×108m2, 年降雨量 1350—2150 mm,屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候[3—5]。近 30 年來(lái), 人類不合理的開(kāi)發(fā)導(dǎo)致鄱陽(yáng)湖流域森林銳減、水土流失、旱澇頻發(fā)、濕地減少、湖體萎縮等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題日益突出[5]。2011 年春季, 鄱陽(yáng)湖流域遭遇 50 年一遇的大旱, 水域面積嚴(yán)重萎縮, 對(duì)流域內(nèi)水生生物資源構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此, 全面評(píng)價(jià)旱情緩解后保護(hù)區(qū)水環(huán)境狀況, 對(duì)于分析干旱對(duì)保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響具有重要意義。

浮游生物是水生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分, 在水生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息傳遞過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用[6]。浮游生物種類組成與物種多樣性是衡量其群落結(jié)構(gòu)特征的基礎(chǔ), 也是反映水體營(yíng)養(yǎng)狀況的重要指標(biāo)。常用的多樣性指數(shù)包括Shannon-Wiener 多樣性指數(shù) (H′)、Margalef 豐富度指數(shù) (Dm) 和 Pielou 均勻度指數(shù)等 (J)[7,8]。因多樣性指數(shù)與水質(zhì)的關(guān)系復(fù)雜, 受水體類型、計(jì)算方法和鑒定種類等多種因素的影響, 故通常同時(shí)選用2 種及 2 種以上的指標(biāo)來(lái)綜合評(píng)價(jià)水質(zhì), 以確保評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性[7]。為評(píng)價(jià)春季大旱后鄱陽(yáng)湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)浮游生物現(xiàn)狀, 本研究于大旱緩解后對(duì)保護(hù)區(qū)浮游生物進(jìn)行綜合調(diào)查, 以便為其生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 采樣時(shí)間和采樣樣點(diǎn)設(shè)置

2011 年 8 月對(duì)鄱陽(yáng)湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)所轄8 個(gè)子湖及贛江和修河部分河段的浮游生物進(jìn)行采樣調(diào)查, 共設(shè)置 15 個(gè)采樣樣點(diǎn), 即蚌湖和大湖池各 3 個(gè), 沙湖 2 個(gè), 朱市湖、梅西湖、中湖池、大汊湖、象湖、贛江和修河分別各設(shè) 1 個(gè) (圖1)。

圖1 鄱陽(yáng)湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)采樣樣點(diǎn)示意圖Fig. 1 Sampling sites in the Poyang Lake National Nature Reserve

1.2 樣品采集與分析

浮游生物定量樣品采集于定性樣品之前。浮游植物、原生動(dòng)物和輪蟲(chóng)定量樣品用 2.5 L有機(jī)玻璃采水器采集, 水深在 3 m 以內(nèi)時(shí)只采表層 (0.5 m)水樣, 水深大于 3 m 時(shí)則分層采樣且各層等量混合成 1 個(gè)水樣, 取1 L 水樣置于廣口塑料瓶 (1 L)中, 現(xiàn)場(chǎng)用 1% 體積的魯哥氏液固定, 樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后靜置沉降 24h以上, 沉淀濃縮后計(jì)數(shù)。枝角類和橈足類定量樣品則采用 5 L 有機(jī)玻璃采水器采集 4 次獲得, 再用 25#(網(wǎng)孔直徑為 64 μm) 浮游生物網(wǎng)過(guò)濾濃縮, 最后將網(wǎng)頭中的樣品收集于50 mL 樣品瓶中, 現(xiàn)場(chǎng)用 5% 的福爾馬林溶液固定, 樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后繼續(xù)靜置沉降、濃縮后計(jì)數(shù)。浮游植物、浮游動(dòng)物定性樣品分別采用 25#、13#浮游生物網(wǎng)在水面表層呈“∞”字形緩慢撈取, 并分別將網(wǎng)內(nèi)濃縮液置于 100 mL 塑料水樣瓶中, 現(xiàn)場(chǎng)分別用 1% 體積的魯哥氏液、5% 的福爾馬林溶液固定, 帶回實(shí)驗(yàn)室鏡檢分類。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析[7]

α多樣性的分析:

(2) 豐富度指數(shù) Margalef指數(shù) Dm= (S–1)/lnN

(3) 均勻度指數(shù) Pielou指數(shù) J = H′/lnS

上述式中pi= ni/N, ni為i種的個(gè)體數(shù), N為所有種類總個(gè)體數(shù), S為物種數(shù)。H' ＞3, 清潔; 1—3, 中污; 0—1, 重污。Dm＞3, 清潔; 2—3, 輕污; 1—2, 中污; 0—1, 重污。J ＞ 0.5, 清潔; 0.3—0.5, 中污; 0—0.3,重污。

優(yōu)勢(shì)種的確定: 優(yōu)勢(shì)度值 (Y) 大于 0.02 的種類確定為優(yōu)勢(shì)種。Y = (ni/N) × fi, 式中ni為i種的個(gè)體數(shù), N為所有種類總個(gè)體數(shù), fi為第i種出現(xiàn)的頻率。

統(tǒng)計(jì)分析: 本研究數(shù)據(jù)分析和圖表繪制在Origin Version 8.0 中進(jìn)行, 空間格局分布圖利用專業(yè)地理信息統(tǒng)計(jì)軟件 ArcGIS 9.2 和 Photoshop CS共同繪制。

2 結(jié)果

2.1 種類組成與水平分布

調(diào)查共檢出浮游植物 6門(mén)53屬97種。其中, 以綠藻門(mén)種類數(shù)最多, 25屬43種 (44.33%); 硅藻門(mén)次之, 14 屬 29種 (29.90%);藍(lán)藻門(mén)位居第三, 8屬 14種(14.43%); 甲藻門(mén)3屬4種, 裸藻門(mén)1屬4種 (二者均為 4.12%); 隱藻門(mén)最少, 2屬3種 (3.09%)。共檢出浮游動(dòng)物23屬42種。其中, 原生動(dòng)物13種 (30.95%), 隸屬于3目6屬; 輪蟲(chóng)23種 (54.76%), 隸屬于6科12屬; 枝角類3種 (7.14%), 隸屬于3科3屬; 橈足類 3種 (7.14%), 隸屬于2科2屬。

各子湖及贛江和修河的浮游植物種類數(shù)差異較大, 位于贛江以西和修河以南區(qū)域的大湖池和朱市湖是浮游植物種類數(shù)最多的 2 個(gè)子湖, 其中大湖池高達(dá) 44 種 (占總種類數(shù)的 45.36%)、朱市湖 36種 (占總種類數(shù)的 37.11%); 位于贛江以西和修河以北區(qū)域的沙湖和蚌湖浮游植物種類數(shù)分別為 20種 (占總種類數(shù)的 20.62%) 和 11 種 (占總種類數(shù)的 11.34%), 贛江浮游植物種類數(shù)與蚌湖相同;位于贛江以東區(qū)域的中湖池、梅西湖、大汊湖、象湖以及修河浮游植物種類數(shù)均不足 10 種, 其中象湖僅 4 種 (占總種類數(shù)的 4.12%) (圖 2a)。

圖2 鄱陽(yáng)湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)浮游植物(a)和浮游動(dòng)物(b)的水平分布Fig. 2 Horizontal distribution of the number of phytoplankton (a) and zooplankton (b) in the Poyang Lake National Nature Reserve

同浮游植物相似, 各子湖及贛江和修河的浮游動(dòng)物種類數(shù)差異也較大。緊鄰修河南北兩岸的大湖池、朱市湖和沙湖是浮游動(dòng)物種類數(shù)最多的 3 個(gè)子湖, 其中大湖池 20 種 (占總種類數(shù)的 47.62%)、朱市湖 18 種 (占總種類數(shù)的 42.86%)、沙湖 17 種(占總種類數(shù)的 40.48%); 修河浮游動(dòng)物種類數(shù)略低于前三者, 為 14 種 (占總種類數(shù)的 33.33%); 其余 5 個(gè)子湖浮游動(dòng)物種類數(shù)均不超過(guò) 10 種, 且中湖池 (10 種)＞蚌湖 (9 種)＞象湖 (7 種)＞梅西湖=大汊湖 (6 種); 贛江浮游動(dòng)物種類數(shù)最少, 僅 4種 (占總種類數(shù)的 9.52%) (圖 2b)。

2.2 現(xiàn)存量與水平分布

各子湖及贛江和修河間浮游植物現(xiàn)存量 (以細(xì)胞密度表示) 的差異較大 (圖 3a)。緊鄰修河的朱市湖、大湖池的浮游植物現(xiàn)存量相對(duì)較高, 分別為8.18×106和 3.39×106cells /L; 沙湖、修河、蚌湖的次之, 分別為 1.57×106、1.49×106、1.21×106cells /L;贛江的最低, 僅為260 cells/L。由此可見(jiàn), 在被調(diào)查的鄱陽(yáng)湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi), 贛江以西區(qū)域的子湖和修河的浮游植物現(xiàn)存量顯著高于贛江及其以東區(qū)域的子湖。各子湖及贛江和修河間浮游植物各門(mén)類的現(xiàn)存量也存在較大差異。梅西湖、大湖池、蚌湖、朱市湖和沙湖的藍(lán)藻占較大比例, 分別達(dá)到75.22%、74.93%、72.89%、69.19% 和 47.78%; 修河、象湖以硅藻為主, 分別為 97.98%、71.49%; 大汊湖則以綠藻為主, 94.52%; 中湖池各門(mén)類分布相對(duì)均勻, 各占一定比例; 贛江浮游植物細(xì)胞密度非常低, 但仍以藍(lán)藻為主。

各子湖及贛江和修河間浮游動(dòng)物現(xiàn)存量 (以豐度表示) 也存在差異 (圖 3b)。贛江以西區(qū)域的子湖和修河的浮游動(dòng)物現(xiàn)存量也顯著高于贛江及其以東區(qū)域的子湖。在贛江以西的區(qū)域內(nèi), 浮游動(dòng)物豐度的大小順序依次表現(xiàn)為: 蚌湖 (73173 ind./L) ＞ 沙湖 (42348 ind./L) ＞ 朱市湖 (25302 ind./L) ＞ 修河(14392 ind./L) ＞ 大湖池 (10551 ind./L), 其中, 蚌湖、沙湖和大湖池以原生動(dòng)物為主 (98.32%、84.27%和 67.45%), 朱市湖和修河則以輪蟲(chóng)為主 (82.57 %和 86.27 %); 在贛江及贛江以東的區(qū)域內(nèi), 浮游動(dòng)物豐度的大小依次為: 大汊湖 (7020 ind./L) ＞ 象湖(6449 ind./L) ＞ 中湖池 (6420 ind./L) ＞ 梅西湖(5103 ind./L) ＞ 贛江 (3630 ind./L), 其中, 中湖池以原生動(dòng)物為主 (69.42%), 其余各子湖及贛江的原生動(dòng)物與輪蟲(chóng)間無(wú)顯著差異。各子湖及贛江和修河的枝角類和橈足類豐度較低, 朱市湖是數(shù)量最多的地方,其枝角類和橈足類數(shù)量均僅為 63 ind./L。

2.3 優(yōu)勢(shì)種

本次鄱陽(yáng)湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)調(diào)查浮游植物的優(yōu)勢(shì)種為藍(lán)藻門(mén)的水華魚(yú)腥藻 (Anabaena flos-aquae), 綠藻門(mén)的四尾柵藻 (Scenedesmus quadricauda) 和雙對(duì)柵藻 (S. bijuga), 硅藻門(mén)的顆粒直鏈藻最窄變種(Melosira granulata var. angustissima)、顆粒直鏈藻 (M. granulate)、螺旋顆粒直鏈藻 (M. graunlata var. angustissima f. spiralis)、尖針桿藻 (Synedra acus)和鈍脆桿藻(Fragilaria capucina)。

圖3 鄱陽(yáng)湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)浮游植物(a)細(xì)胞密度(cells/L)和浮游動(dòng)物(b)豐度(ind./L)Fig. 3 Cell density of phytoplankton (a) and abundance of zooplankton (b) in the Poyang Lake National Nature Reserve

浮游動(dòng)物也存在明顯的優(yōu)勢(shì)種, 其中原生動(dòng)物4 種、輪蟲(chóng) 5 種, 即紫晶喇叭蟲(chóng) (Stentor amethysinus)、片口砂殼蟲(chóng) (Difflugia lobostoma)、盤(pán)狀匣殼蟲(chóng) (Centropyxis discoides)、綠急游蟲(chóng) (Strombidim viride)、裂足臂尾輪蟲(chóng) (Brachionus diversicornis)、肛突臂尾輪蟲(chóng) (B. bennini)、羅氏異尾輪蟲(chóng)(Trichocerca rousseleleti)、長(zhǎng)刺異尾輪蟲(chóng) (T. longiseta)、蓋氏晶囊輪蟲(chóng) (Asplanchna girodide)。

2.4 物種多樣性

浮游植物 Shannon-Wiener 多樣性指數(shù) (H′)、均勻度指數(shù) (J) 和豐富度指數(shù) (Dm) 的變化范圍分別為 0.81—2.41、0.38—0.96 和 0.30—2.9。其中,梅西湖和贛江的多樣性指數(shù) H′ 值小于 1, 其余各子湖和修河的 H′ 值均介于 1—3; 浮游植物的均勻度較好, J 值均大于 0.3 (J ＞ 0.5 的水體占 70%,贛江、大湖池和梅西湖的 J 值介于 0.3—0.5); 但豐富度較差, Dm值均小于 3, 且 Dm值小于 1 的水體占 60% (表 1)。

浮游動(dòng)物 Shannon-Wiener 多樣性指數(shù) (H′)、均勻度指數(shù) (J) 和豐富度指數(shù) (Dm) 的變化范圍分別為 0.19—2.41、0.09—0.96 和 0.37—2.04。其中,蚌湖和沙湖的多樣性指數(shù) H′ 值小于 1, 其余各子湖及贛江和修河的 H′ 值均介于 1—3; 蚌湖的均勻度指數(shù) J 值最小僅 0.09, 沙湖的 J 值 0.34, 其余各子湖及贛江和修河的 J 值均大于 0.5; 浮游動(dòng)物的豐富度也較差, Dm值均小于 3, 且贛江、大汊湖、梅西湖、蚌湖和象湖的 Dm值均小于 1 (表 1)。

相對(duì)于 Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù), 用豐富度指數(shù)評(píng)價(jià)水質(zhì)的結(jié)果較重。3 種多樣性指數(shù)綜合評(píng)價(jià)表明, 保護(hù)區(qū)各子湖與修河和贛江水體受污染程度較輕, 除蚌湖和梅西湖外, 均處于中污狀態(tài) (表 1)。

表1 鄱陽(yáng)湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)浮游生物多樣性指數(shù)及其水質(zhì)評(píng)價(jià)Tab. 1 Diversity indices of plankton and water quality evaluation in the Poyang Lake National Nature Reserve

3 討論

3.1 種類組成的變化特征

保護(hù)區(qū)曾在 1996—1997 年對(duì)其所轄水域水生生物資源進(jìn)行過(guò)一次全面的調(diào)查[2,9]。調(diào)查共記錄到浮游植物 50 種, 隸屬 7 門(mén) 31 屬。其中硅藻門(mén)的種類最多, 共 21 種 (42.0%); 其次是綠藻門(mén), 有17 種 (34.0%); 藍(lán)藻門(mén) 5 種 (10.0%)、裸藻門(mén) 3種、隱藻門(mén) 2 種、金藻門(mén)和甲藻門(mén)各 1 種。共記錄到浮游動(dòng)物 47 種, 其中原生動(dòng)物 14 種、輪蟲(chóng)20 種、枝角類 8 種和橈足類 5 種。與上次調(diào)查結(jié)果相比, 2011 年 8 月保護(hù)區(qū)水域浮游植物種類數(shù)(97 種) 增加近 1 倍, 主要體現(xiàn)在綠藻門(mén) (44.3%)和藍(lán)藻門(mén) (14.4%) 的種類數(shù)增幅顯著, 硅藻門(mén)(29.9%) 的比例反而下降。由此可見(jiàn), 近 15 年間保護(hù)區(qū)水域夏季浮游植物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化,種類數(shù)顯著增加, 且種類組成已由硅藻為主逐步演替為綠藻為主, 類似的結(jié)果在武漢梁子湖區(qū)已有報(bào)道[10]。與浮游植物不同, 浮游動(dòng)物的種類數(shù)略有減少, 但仍以輪蟲(chóng)和原生動(dòng)物為主, 其變化不顯著。將保護(hù)區(qū)各子湖及贛江和修河的浮游生物種類數(shù)進(jìn)行比較, 位于修河兩岸的大湖池、朱市湖和沙湖是浮游生物種類數(shù)最多的 3 個(gè)子湖。浮游生物的群落結(jié)構(gòu)變化應(yīng)該是水體理化環(huán)境 (太陽(yáng)輻射、水體溫度、無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽等) 和生物環(huán)境 (魚(yú)類等的牧食) 綜合影響的結(jié)果[11], 但導(dǎo)致鄱陽(yáng)湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)水域浮游生物群落結(jié)構(gòu)演替的具體環(huán)境因子則有待于進(jìn)一步分析。

3.2 現(xiàn)存量的變化特征

與浮游生物種類數(shù)的空間分布特征相似, 浮游植物現(xiàn)存量 (以細(xì)胞密度表示) 最大的 3 個(gè)子湖也是大湖池、朱市湖和沙湖, 其藍(lán)藻均占較大比例,分別達(dá)到 69.19%、74.93% 和 47.78%。通常來(lái)說(shuō),浮游植物細(xì)胞密度可以反映水體富營(yíng)養(yǎng)化程度[12,13]。藍(lán)藻作為耐污性較強(qiáng)的種類, 其細(xì)胞密度越高, 表明水體富營(yíng)養(yǎng)化程度越嚴(yán)重[14]。盡管保護(hù)區(qū)各子湖及贛江和修河的浮游植物細(xì)胞密度均未超過(guò) 9×106cells/L (10—40×106cells/L 為中營(yíng)養(yǎng)型[13]), 但梅西湖(75.22%)、大湖池、蚌湖 (72.89%)、朱市湖和沙湖等5 個(gè)子湖以及贛江均以藍(lán)藻為主, 說(shuō)明保護(hù)區(qū)水域夏季的水質(zhì)存在向富營(yíng)養(yǎng)水平演變的趨勢(shì)。

保護(hù)區(qū)水域浮游動(dòng)物的現(xiàn)存量 (以豐度表示)均超過(guò) 3000 ind./L, 顯著大于 1997 年夏季的調(diào)查結(jié)果 (最大值為 707 ind./L)[9], 主要表現(xiàn)在小型的輪蟲(chóng)、原生動(dòng)物數(shù)量大幅增加, 浮游動(dòng)物的種群結(jié)構(gòu)趨向于小型化, 類似的結(jié)果在湖泊和水庫(kù)中均已有報(bào)道[15,16]。已有的研究表明, 浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)組成趨向小型化, 除受本身演替規(guī)律影響外, 主要是受浮游植物等餌料生物的上行效應(yīng)以及魚(yú)類攝食的下行效應(yīng)影響[17]。此外, 溫度的升高也可能是導(dǎo)致大型浮游動(dòng)物豐度降低的原因之一[15], 但導(dǎo)致鄱陽(yáng)湖浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)小型化趨勢(shì)的具體原因還有待于進(jìn)一步研究。與此同時(shí), 在全球氣候變暖的大背景下, 研究水溫對(duì)鄱陽(yáng)湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)浮游生物群落結(jié)構(gòu)的影響具有重要意義。

3.3 優(yōu)勢(shì)種與生物多樣性的變化特征

浮游植物是對(duì)水質(zhì)變化較敏感的一類生物[18],已作為評(píng)價(jià)水體營(yíng)養(yǎng)等級(jí)的重要環(huán)境指示生物[19]。通過(guò)浮游植物的水樣分析, 調(diào)查水域夏季的優(yōu)勢(shì)種為水華魚(yú)腥藻、四尾柵藻、雙對(duì)柵藻、顆粒直鏈藻最窄變種、顆粒直鏈藻、螺旋顆粒直鏈藻、尖針桿藻和鈍脆桿藻, 主要是中、富營(yíng)養(yǎng)型水體的指示種類[13]。浮游植物是水體中重要的初級(jí)生產(chǎn)者, 其群落結(jié)構(gòu)特征常作為水環(huán)境評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)[20]。一般而言, 清潔的水體中浮游植物群落多樣性指數(shù)高,而污染水體的浮游植物多樣性指數(shù)低[21]。保護(hù)區(qū)水域夏季浮游植物 Shannon-Wiener 多樣性指數(shù) (H′)值均小于 3 (H'＞3, 清潔), 其中梅西湖和贛江的 H′值小于 1 (0—1, 重污)。但 α 多樣性指數(shù)是描述群落內(nèi)多樣性的指數(shù), 與豐富度和均勻度也密切相關(guān)[22]。梅西湖浮游植物的均勻度較好 (J = 0.45, 中污), 但其豐富度很低 (Dm= 0.39, 重污); 相反, 贛江浮游植物的均勻度不高 (J = 0.38), 但其豐富度較好 (Dm= 1.8, 中污)。由此可見(jiàn), 梅西湖浮游植物群落多樣性降低主要是由物種豐富度減少所致, 而贛江浮游植物群落多樣性不高則主要與物種均勻度不高有關(guān)。依據(jù)浮游植物 Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)判斷, 保護(hù)區(qū)其余水域均處于中污狀態(tài), 反映了均勻度和豐富度綜合作用的結(jié)果。

浮游動(dòng)物是水體中重要的生物組成部分, 起著非常重要的調(diào)控作用, 其動(dòng)態(tài)變化控制著初級(jí)生產(chǎn)力的節(jié)律、規(guī)模和歸宿[23], 其多樣性也是水域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。保護(hù)區(qū)水域夏季浮游動(dòng)物的優(yōu)勢(shì)種既有喜寡營(yíng)養(yǎng)的片口砂殼蟲(chóng),也有紫晶喇叭蟲(chóng)、裂足臂尾輪蟲(chóng)、肛突臂尾輪蟲(chóng)、羅氏異尾輪蟲(chóng)、長(zhǎng)刺異尾輪蟲(chóng)、蓋氏晶囊輪蟲(chóng)等中、富營(yíng)養(yǎng)化的指示種類[24—26]。與浮游植物相似, 保護(hù)區(qū)水域夏季浮游動(dòng)物 Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)(H′) 值也均小于 3, 但 H′ 值小于 1 的水體是蚌湖 (H′ = 0.19) 和沙湖 (H′ = 0.93)。其中, 蚌湖浮游動(dòng)物的均勻度 (J = 0.09) 和豐富度 (Dm= 0.62) 均較低, 而沙湖豐富度較好 (Dm= 1.41)、均勻度不高(J = 0.34)。均勻度反映的是群落內(nèi)各物種分布的均勻程度[27], 夏季較低的均勻度可能是引起蚌湖和沙湖浮游動(dòng)物多樣性指數(shù)低的主要原因之一。浮游動(dòng)物是水生食物鏈 (網(wǎng)) 的關(guān)鍵環(huán)節(jié), 其群落結(jié)構(gòu)不僅制約著浮游植物的群落結(jié)構(gòu)及種群豐度, 而且對(duì)魚(yú)、蝦等水生生物資源產(chǎn)生著直接或間接的影響[28],對(duì)水禽生境也起著重要的作用。鄱陽(yáng)湖是我國(guó)最早列入國(guó)際重要水禽生境名錄的濕地保護(hù)區(qū)之一, 也是我國(guó)最大的淡水漁業(yè)資源產(chǎn)區(qū)[5]。因此, 維護(hù)好鄱陽(yáng)湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的浮游生物多樣性, 對(duì)珍稀鳥(niǎo)類、魚(yú)類種質(zhì)資源的保護(hù)及種群的維持有重要意義。盡管利用浮游動(dòng)物群落多樣性評(píng)價(jià)水質(zhì)狀況和應(yīng)用浮游植物進(jìn)行評(píng)價(jià)存在一定差異, 但大多數(shù)的結(jié)果一致, 均顯示保護(hù)區(qū)部分水域浮游生物多樣性較低, 一些富營(yíng)養(yǎng)化的指示種類頻頻出現(xiàn)。

致謝:

感謝湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院陳兵和張健在樣品采集中給予的幫助。

[1] Ge G, Li E X, Wu H P, et al. Invasive plants in the national nature reserve of Lake Poyang [J]. Journal of Lake Sciences, 2010, 22(1): 93—97 [葛剛, 李恩香, 吳和平, 等. 鄱陽(yáng)湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的外來(lái)入侵植物調(diào)查. 湖泊科學(xué), 2010, 22(1): 93—97]

[2] Cai H S, Zhu D H, Zhang X L, et al. Dynamics analysis of the ecological capacity in Poyang Lake nature reserve based on RS and GIS [J]. Acta Ecologica Sinica, 2007, 27(11): 4751—4757 [蔡海生, 朱德海, 張學(xué)玲, 等. 鄱陽(yáng)湖自然保護(hù)區(qū)生態(tài)承載力. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2007, 27(11): 4751—4757]

[3] Wu J T. Evaluation of the wetland ecosystem of the Poyang Lake national nature reserve in Jiangxi Province [J]. Journalof Natural Resources, 1994, 9(4): 333—340 [吳江天. 江西鄱陽(yáng)湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià). 自然資源學(xué)報(bào), 1994, 9(4): 333—340]

[4] Zhu L, Zhao Y W, Liu L M. Protective utilization and function estimate of wetlands ecosystem in Poyang Lake [J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2004, 18(2): 196—200 [朱琳, 趙英偉, 劉黎明. 鄱陽(yáng)湖濕地生態(tài)系統(tǒng)功能評(píng)價(jià)及其利用保護(hù)對(duì)策. 水土保持學(xué)報(bào), 2004, 18(2): 196—200]

[5] Jin B S, Nie M, Li Q, et al. Basic characteristics, challenges and key scientific questions of the Poyang Lake Basin [J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2012, 21(3): 268—275 [金斌松, 聶明, 李琴, 等. 鄱陽(yáng)湖流域基本特征、面臨挑戰(zhàn)和關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題. 長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境, 2012, 21(3): 268—275]

[6] Liu J K. Advanced Hydrobiology [M]. Beijing: Science Press. 1999, 214 [劉健康. 高級(jí)水生生物學(xué). 北京: 科學(xué)出版社. 1999, 214]

[7] Zhang T, Li L, Song L R. Annual dynamics of phytoplankton abundance and community structure in the Xionghe Reservior [J]. Acta Ecologica Sinica, 2009, 29(6): 2971—2979 [張婷, 李林, 宋立榮. 熊河水庫(kù)浮游植物群落結(jié)構(gòu)的周年變化. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2009, 29(6): 2971—2979]

[8] Li D L, Zhang T, Xiao T Y, et al. Phytoplankton’s community structure and its relationship with environmental factors in an aquaculture lake, Datong Lake of China [J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2012, 23(8): 2107—2113 [李德亮, 張婷, 肖調(diào)義, 等. 大通湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)及其與環(huán)境因子關(guān)系. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2012, 23(8): 2107—2113]

[9] Wu Y H. Study on the Poyang Lake National Nature Reserve in Jiangxi Province [M]. Beijing: China Forestry Press. 2004 [吳英豪. 江西鄱陽(yáng)湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)研究. 北京: 中國(guó)林業(yè)出版社. 2004, 15-20]

[10] Xia S, Zhang Q, Liu G X, et al. Ecological influences of phytoplankton community in an experimental man-made lake [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2013, 37(4): 295—305 [夏爽, 張琪, 劉國(guó)祥, 等. 人工試驗(yàn)湖泊浮游藻類群落的生態(tài)學(xué)研究. 水生生物學(xué)報(bào), 2013, 37(4): 295—305]

[11] Song X L, Liu Z W, Pan H K, et al. Phytoplankton community structure in Meiliang Bay and Lake Wuli of Lake Taihu [J]. Journal of Lake Sciences, 2007, 19(6): 643—651 [宋曉蘭, 劉正文, 潘宏凱, 等. 太湖梅梁灣與五里湖浮游植物群落的比較. 湖泊科學(xué), 2007, 19(6): 643—651]

[12] Wang Y, Liu L S, Shu J M, et al. Community structure of phytoplankton and the water quality assessment in Lake Baiyangdian [J]. Journal of Lake Sciences, 2011, 23(4): 575—580 [王瑜, 劉錄三, 舒儉民, 等. 白洋淀浮游植物群落結(jié)構(gòu)與水質(zhì)評(píng)價(jià). 湖泊科學(xué), 2011, 23(4): 575—580]

[13] Kuang Q J, Ma P M, Hu Z Y, et al. Study on the evaluation and treatment of lake eutrophication by means of algae biology [J]. Journal of Safety and Environment, 2005, 5(2): 87—91 [況琪軍, 馬沛民, 胡征宇, 等. 湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的藻類生物學(xué)評(píng)價(jià)與治理研究進(jìn)展. 安全與環(huán)境學(xué)報(bào), 2005, 5(2): 87—91]

[14] Wang Z H, Lin Q Q, Hu R, et al. Pollution by blue-green algae (Cyanophyta) in reservoirs of Guangdong Province and water quality evaluation [J]. Journal of Tropical and Subtropical Botany, 2004, 12(2): 117—123 [王朝輝, 林秋奇, 胡韌, 等. 廣東省水庫(kù)的藍(lán)藻污染狀況與水質(zhì)評(píng)價(jià).熱帶亞熱帶植物學(xué)報(bào), 2004, 12(2): 117—123]

[15] Chen G R, Lei Z X, Tan Z, et al. Influence on Metazoan zooplankton by environmental factors in Urban lakes in Guangzhou Province [J]. Journal of Hydroecology, 2011, 3(4): 28—32 [陳光榮, 雷澤湘, 譚鎮(zhèn), 等. 環(huán)境因子對(duì)廣東城市湖泊后生浮游動(dòng)物的影響. 水生態(tài)學(xué)雜志, 2011, 3(4): 28—32]

[16] Fang Y H, Chang X L, Huang D M, et al. Constructional characteristics of zooplankton community at Longtan reservior of the Hongshui River [J]. Journal of Hydroecology, 2011, 32(5): 50—54 [方艷紅, 常秀玲, 黃道明, 等. 紅水河龍灘水庫(kù)浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)特征. 水生態(tài)學(xué)雜志, 2011, 32(5): 50—54]

[17] Zheng X Y, Wang L Q, Gai J J, et al. Dynamic and community structure of zooplanton in Dianshan Lake [J]. Chinese Journal of Zoology, 2009, 44(5): 78—85 [鄭小燕,王麗卿, 蓋建軍, 等. 淀山湖浮游動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)及動(dòng)態(tài).動(dòng)物學(xué)雜志, 2009, 44(5): 78—85]

[18] Hong S, Chen J S. Structure characteristics of aquatic community from the main rivers in China [J]. Acta Hydrobiologica Sinica, 2002, 26(3): 295—305 [洪松, 陳靜生. 中國(guó)河流水生生物群落結(jié)構(gòu)特征探討. 水生生物學(xué)報(bào), 2002, 26(3): 295—305]

[19] Su Y, Wen H, Wang D W, et al. Analysis on the key water quality factors to phytoplankton community in Wujingang Region of Taihu Lake [J]. Environmental Science, 2011, 32(7): 1945—1951 [蘇玉, 文航, 王東偉, 等. 太湖武進(jìn)港區(qū)域浮游植物群落特征及其主要水質(zhì)污染影響因子分析.環(huán)境科學(xué), 2011, 32(7): 1945—1951]

[20] Suikkanen S, Laamanen M, Huttunen M. Long-term changes in summer phytoplankton communities of the open northern Baltic Sea [J]. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2007, 71(3-4): 580—592

[21] Zhang W, Wang W D, Wang L Q, et al. Phytoplankton community structure in Shijiuyang constructed wetlang of Jiaxing, Zhejiang Province of East China in winter [J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2011, 22(9): 2431—2437 [張瑋, 王為東, 王麗卿, 等. 嘉興石臼漾濕地冬季浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2011, 22(9): 2431—2437]

[22] Deng J M, Cai Y J, Chen Y W, et al. Structure of phytoplankton community and its relationship with environment factors in Lake Honghu [J]. Journal of Lake Science, 2010, 22(1): 70—78 [鄧建明, 蔡永久, 陳宇煒, 等.洪湖浮游植物群落結(jié)構(gòu)及其與環(huán)境因子的關(guān)系. 湖泊科學(xué), 2010, 22(1): 70—78]

[23] Guo P Y, Shen H T, Liu A C, et al. The species composition, community structure and diversity of zooplankton in Changjiang estuary [J]. Acta Ecologica Sinica, 2003, 23(5): 892—900 [郭沛涌, 沈煥庭, 劉阿成, 等. 長(zhǎng)江河口浮游動(dòng)物的種類組成、群落結(jié)構(gòu)及多樣性. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2003, 23(5): 892—900]

[24] Ma X F, Xiong B X, Wang W M, et al. Zooplankton in Daoguanghe Reservoir, Hubei Province [J]. Journal of Huazhong Agricultural University, 2005, 24(1): 63—67 [馬徐發(fā), 熊邦喜, 王衛(wèi)民, 等. 道觀河水庫(kù)浮游動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)與物種多樣性. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2005, 24(1): 63—67]

[25] Wang F J, Hu Z Q, Tang J, et al. Evaluation of water quality and the type of nourishment in the Eastern Zone of Lake Chaohu by means of zooplankton [J]. Ecologic Science, 2006, 25(6): 550—553 [王鳳娟, 胡子全, 湯潔, 等. 用浮游動(dòng)物評(píng)價(jià)巢湖東湖區(qū)的水質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)類型. 生態(tài)科學(xué), 2006, 25(6): 550—553]

[26] Ji Y, Zhang J, Sun X Q, et al. Spatio-temporal distribution characteristics of zooplankton and water quality assessment in middle and lower reaches of Ganjiang River [J]. Journal of Hehai University (Natural Sciences), 2012, 40(5): 509—513 [計(jì)勇, 張潔, 孫曉秋, 等. 贛江中下游浮游動(dòng)物時(shí)空分布特征及水質(zhì)綜合評(píng)價(jià). 河海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2012, 40(5): 509—513]

[27] Zhang H F, Chen Y N, Chen Y P, et al. Species quantity change and ecosystem dynamics in the lower reaches of Tarim River [J]. Chinese Journal of Ecology, 2004, 23(4): 21—24 [張宏峰, 陳亞寧, 陳亞鵬, 等. 塔里木河下游植物群落的物種數(shù)量變化與生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)研究. 生態(tài)學(xué)雜志, 2004, 23(4): 21—24]

[28] Liu Z S, Wang C S, Zhang Z N, et al. Seasonal dynamics of zooplankton and microzooplankton grazing impact in Sanmen Bay, China [J]. Acta Ecologica Sinica, 2006, 26(12): 3931—3941 [劉鎮(zhèn)盛, 王春生, 張志南, 等. 三門(mén)灣浮游動(dòng)物的季節(jié)變動(dòng)及微型浮游動(dòng)物攝食影響. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2006, 26(12): 3931—3941]

COMMUNITY STRUCTURE AND SPATIAL DISTRIBUTION OF PLANKTON IN THE POYANG LAKE NATIONAL NATURE RESERVE, CHINA

ZHANG Ting1, MA Xing-Hou1, WANG Gui-Ping1, LI De-Liang1, JIN Bin-Song2and QIN Hai-Ming2
(1. College of Animal Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China; 2. Center for Watershed Ecology, Institute of Life Science, Nanchang University, Nanchang 330031, China)

To evaluate the plankton characteristics of the Poyang Lake National Nature Reserve after the drought occurred in spring 2011, the community structure and spatial distribution of plankton in the Poyang Lake National Nature Reserve were investigated and analyzed in August, 2011. A total of 97 phytoplankton and 42 zooplankton species were identified, which belonged to 49 and 23 genera, respectively. The zooplankton were consisted of 13 species of protozoa, 23 species of rotifera, 3 species of cladocera and 3 species of copepoda. The numbers of plankton species in Lake Dahuchi and Zhushihu were more than that of the other lakes and rivers. The abundances of plankton among each lake and river were significantly different, and varied from 260 to 8.18×106cells/L for phytoplankton and 3630 to 73173 ind./L for zooplankton, respectively. The results showed that the abundances of plankton in Xiu River and the lakes that located at the west of Gan River, were significantly higher than that of Gan River and the other lakes. Statistical analysis indicated that the dominant species of phytoplankton in the Poyang Lake National Nature Reserve were Anabaena flos-aquae, Scenedesmus quadricauda, S. bijuga, Melosira granulata var. angustissima, M. granulate, M. graunlata var. angustissima f. spiralis, Synedra acus and Fragilaria capucina, while the dominant species of zooplankton were Stentor amethysinus, Difflugia lobostoma, Centropyxis discoides, Strombidim viride, Brachionus diversicornis, B. bennini, Trichocerca rousseleleti, T. longiseta and Asplanchna girodide. The maximum values of diversity indices (H′) and evenness (J) of both phytoplankton and zooplankton were 2.41 and 0.96, respectively. The values of abundance (Dm) of plankton were both less than 3. Evaluated with the diversity indices (H′), evenness (J) and abundance (Dm) of plankton, the water qualities of lakes and rivers in the Poyang Lake National Nature Reserve were β-type of pollution, except Lake Banghu and Meixihu.

Poyang Lake; Phytoplankton; Zooplankton; Community structure; Spatial distribution

Q145+.2

A

1000-3207(2014)01-0158-08

10.7541/2014.21

2013-05-19;

2013-12-01

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31000183、31100282、31260107)資助

張婷(1981—), 女, 湖北廣水人; 博士, 副教授; 主要從事藻類生理生態(tài)學(xué)研究。E-mail: tingzh0517@163.com

李德亮, E-mail: lideliang80@aliyun.com